Способ мокрого улавливания аэрозоля из вращающегося паровоздушного потока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 50 4 В 01 П 47/06 ассрдю Г" я ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ ЬСТ АНИЯ АЭРОЗДУШНОГО ние В я к технике ных (парога ьског институ- инградут им.Лен ных в ашеной иэвеаэроводы арами олоула санова А ,123-124 СССР 1974. А, Пылеромышле н осусле Полученную воднуюизвести в виде жидсформировавшейсящегося вихревого ях аш периока,ленки но фе вращ и воз- кого оздушного пот ало технологи тделяют от в нача. 2 и в ращ о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ Сви(71) Северо"Западное отделесоюзного научно-исследоватеи пооектно-конструкторскогота "ВНИПИэнергопром" и Ленский технологический инститсовета(54) СПОСОБ МОКРОГО УЛАВЗОЛЯ ИЗ ВРАЦАОЦЕГОСЯ ПАРОПОТОКА(57) Изобретение относитмокрой очистки паровоздушзовых) потоков от взвеше тонкодисперсных частиц г вести (аэрозолей гашеной Цель изобретения состоит выбросов в атмосферу токзолей гашеной извести с и снижении удельного расхода воды. Паровоздушный поток при температурео50-60 С вводят в контакт с тонкодисперсной водяной завесой при температуре 20-30 С, образованной при тонком распылении воды в зоне квазитвер дого вращения нисходящего вихревого потока, где создается значительное разрежение (150-250 мм вод.ст) эа счет высоких скоростей паровоздушного потока в основном и суженном сечего процесса.оТокераспьлеую воду при 20-30 С вводят в зону кваэитвердого вращения нисходяще го вихревого по ока, где создается довольно значительное разрежение (150-20 мм вод,ст.) за счет высоких скоростей паровоздушного потока в осцовном и суженном сечениях вихря (в основом сечении вихря линейная скорост паровоздушного потока составляет 6-9 м/с, в суженном сечении - 12-15 м/с). В условиях разреженця, которое усиливается за счет .ужения потока, происходит испарение с .еверхцости капель распыленной воолы, подаваемой при 20-30 С, и создается высокоразвитая поверхность (тонкодисперсцая водяная заве са) для коцтакта с поступающим вращающимся парово здушцым потоком с температуройо50-60 С, в котором находится аэрозоль гашеной цзце с ти, При темпе ратуоре водь ниже 20 С при тех же гидро- динамических условиях испарение с поверхости капель жидкости падает, уменьшается поверхность контакта и появляется возможность проскока частии царовездушцого потока с аэрозолью 35 Изобретение относится к технике мокрой очистки паровоздушных (парогазовых) потоков от взвешенных в них тонкодисперсных частиц гашеной изве 5 сти (аэрозолей гашеной извести) и может быть использовано в промышленности строительных материалов, например в технологии приготовления смеси для силикатного кирпича, и других 10 отраслях промышленности, где возможно образование неоднородной системы - аэрозоля гашеной извести в паровоз- душном потоке,Целью изобретения является повыше цие эффективности улавливания аэрозоля гашеной извести за счет умень.еция выбросов в атмосферу и снижениеуцельцого расхода воды,оПаровоздушный поток при 50-60 С 20 вводят в контакт с тоцкодисперсцой водяной . авесой при 20-30 С в условиях разрежения 150-250 мм, создаваемого в зоне квазитвердого вращения нисхоцящего вихревого потока, после чего 25 поток сужают, а полученную водную суспецзию гашеной извести в виде,.;костной пленки, сформировавшейся ца ерцАерии вращающегося вихревого отока, отделят от воздушного потока 30 и возвращают в начало технологическогашеной извести при одном и том же удельном расходе воды (в исследованиях он составляет 0,015-0,030 кг/м что примерно в 2-3 раза ниже удельного расхода воды по сравнению с известным способом), При температуре:водь выше 30 С (при одинаковых других условиях) снижается движущая сила процесса конденсации паров и появляется воэможность частичного проскока аэрозоля гашеной извести с па-ровоэдушным потоком,Как показали исследования, в указанном интервале температур паровозодушного потока (50-60 С), вводимого вконтакт с тонкодисперсной водяной завесой, скорость конде.; ации паровдостаточна для полной конденсации паров с образованием водной суспензиигашеной извести в виде жидкостнойпленки, сформировавшейся на периферии вращающегося вихревого потока,При температуре паровоэдушного потоока ниже 50 С скорость конденсациипаров воды снижается и появляетсявоэможность частичного проскока аэрозоля гашеной извести через водянуюзавесу, в результате чего эффективность очистки паровоэдушного потокападает. При температуре паровоздушноого потока выше 60 С скорость конденсации паров воды из паровоздушногопотока увеличивается за счет большего количества тепла, выделившегосяв единицу времени при конденсации,цо при этом испаряется и больше водыс поверхности капель распыленной воды, в результате чего появляется возможность проскока аэрозоля гашенойизвести через водяную завесу,Отмеченные явления наблюдались при удельном расходе воль 0,015 0,030 кг/м . Естественно, что можно добиться полного улавливания аэрозоля гашеной извести эа счет увеличеция удельного расхода воды (- 0,040 кгlм ), но это це экономично.Итак, особенности предлагаемого мокрого способа улавливания аэрозоля гашеной извести из паровоздушного потока позволяют обеспечить полное улавливание аэрозоля гашеной извести при незначительном удельном расходе воды.На фиг,1 представлена установка для реализации предлагаемого спосоВ смесителе 22 в результате взаимодействия воды с гашеной известью (по линиям 24 и 25 вводятся в смеситель соответственно гашеная известь и кварцевый песок, которые при добавлении воды в условиях тщательного перемешивания с помощью лопастных вальцов 23 образуют технологическую смесь для изготовления силикатного кирпича) выделяется значительное количество тепла, за счет которого происходит испарение воды с частью аэрозоля гашеной извести. Образовавшаяся в смесителе 22 над технологической массой паровая Фаза с тонкодисперсными частицами гашеной известиоимеет температуру 70-80 С. Для создания паровоздушного потока с температурой 50-60 С, необходимой согласно предлагаемому способу очистки, с противоположной стороны смесителя 22 от трубопровода 17 через штуцер 26 подсасывается в систему часть воздуха из помещения (на штуцере устанавливается шибер для регулирования подачи воздуха, который не показан),ба; на фиг,2 - сечение А-А на Фиг.1 (с устройством подвода воды).Установка содержит аппарат центробежного типа, включающий корпус 1, вихревую камеру 2, цилиндрическую насадку 3, в нижней части которой установлен лопаточный завихритель 4 с конусом 5, входной 6 и выходной 7 тангенциальные патрубки, центробежную Форсунку 8 с игольчатым клапаном, поплавковую камеру 9 с поплавком 10, штуцером 11 с подводящим трубопроводом 12, переливной трубой 13 и трубопроводом 14 для подвода воды в форсунку 8.Установка содержит также вытяжной вентилятор 15, нагнетательный 16 и всасывающий 17 трубопроводы, выхлопную трубу 18, промежуточную емкость 19, мешалку 20, .переточную трубу 21, смеситель 22, перемешивающие вальцы 23, линии подачи песка 24 и гашеной извести 25, штуцер 26 для подсосавоздуха в смеситель 22 и штуцер 27 для отВода технологической массы, направляемой для формовки силикатногокирпича.Способ мокрого улавливания аэро. золя гашеной извести из паровоздушного потока осуществляется следующим образом. Таким образом, полученная паровоздушная смесь с аэрозолью гашеной избовести в количестве 5000 м /ч при 55 Г 5с помощью вытяжного вентилятора 15 потрубопроводу 17 подается в аппаратцентробежного типа для очистки отаэрозоля гашеной извести, Ввод ваппарат осуществляется через танген циальный патрубок 6, в результате чего паровоздушный поток приобретаетвращательное (вихревое) движение и втаком состоянии контактирует с тонкодисперсной водяной завесой, имеющейо15 температуру 25 С.Вода для распыления подается нафорсунку 8 из поплавковой камеры 9по трубопроводу 14 самотеком, распыление осуществляется за счет напора 20 воды, создаваемого столбом жидкостимежду форсункой и поплавковой камерой (расход воды на распыление регулируется игольчатым клапаном внутриФорсунки). Центробежная Форсунка 8в комплекте с поплавковой камерой 9обеспечивают равномерный и постоянный расход воды беэ затраты энергиина распыление,Водяная завеса образуется при рас пылении воды форсункой 8 в условияхразрежения в зоне квазитвердого вращения вихревого потока, составляющего 200 мм вод,ст., при удельном3расходе воды 0,02 кг/м и скоростипаровоздушного потока 8 м/с, рассчитанной на полное поперечное сечениевихревой камеры 2,В результате образовавшейся высокоразвитой поверхности контакта фаз осуществляется кон денсация паров воды с аэрозолью гашеной извести, Образовавшаяся на пери -Ферии вихревого потока пленка жидкости перемещается под действием центробежной силы и силы тяжести сверху 45 вниз по поверхности вихревой камеры2, попадает в цилиндрическую насадку3 где поток стабилизируется, а затемпереходит в лопаточный завихритель4 для усиления центробежного разделе"ния фаз, Под завихрителем 4 установлен конус 5 для предотвращения образовавшегося вторичного вихря.Отделившаяся от воздушного потокажидкая фаза с аэрозолью гашеной иэве сти (водна суспензия гашеной извести) движется в нижнюю часть аппарата и отводится в промежуточнуюемкость 19 с мешалкой 20 (мешалкаслужит для предотврааения оседания10 15 20 твердых частиц гашеной извести на дно емкости 19). Нижний торец аппарата с жидкостью в промежуточной емкости 19 образует гидрозатвор, обеспечивающий устойчивую работу аппарата. Уровень жидкости в промежуточной емкости 1 9 поддерживается с помощью передаточной трубы 21,через которую избыток жидкости (суспензии) переходит в смеситель 22, где с помощью перемешивающихся вальцов 23 создается технологическая масса для формовки Силикатного кирпича.Отделенный от суспенэии воздушный поток из лопаточного завихрителя 4 отводится через выходной тангенциальный патрубок 7, через трубу 16 с помощью вентилятора 15 и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу 18,При этих условиях обеспечивается полное улавливание аэрозоля гашеной извести из паровоздушного потока, а полученная водная суспензия гашеной извести возвращается в начало технологического процесса (в смеситель 22). Гидравлическое сопротивление аппарата составляет при этом 110 мм вод. ст.При проведении способа очистки при температурах паровоздушного потока 50 и 60 С с контактируемой воО дяной завесой при 20 и 30 С в,том же гидродинамическом режиме существенных изменений в очистки паровоз- душного потока от аэрозоли гашеной извести не наблюдалось - осуществлялось 1007-ное улавливание аэрозоля гашеной извести.П р и м е р 1. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 Свводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей температуру 25 С. Скорость паровоздушного потока, рассчитанная на полное поперечное сечение вихревой камеры,поддерживалась равной 8 м/с. Удельныйз расход воды составил 0,02 кг/м (0,02 кг воды на 1 м воздуха), Разрежение в вихревой камере - 200 мм вод, ст.В этих условиях осуществлялось 1007-ное улавливание аэрозоля гашеной извести.П р и м е р 2. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей тем 25 30 35 40 45 50 55 пературу 25 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составляет 8 м/с, удельный расход воды 0,02 кг/м , разрежение - 200 мм вод. ст.Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести при этом составила 1003,П р и м е р 3. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темопературу 25 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды 0,02 кг/м , разрежение - 200 мм вод.зст.Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести в этих условиях составила 1003. П р и м е р 4. Ларовоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио45 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей температуру 25 С. Скорость паровоэдушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды - 0,02 кг/м , разрежение в вихревой камере 200 мм вод. ст,В этих условиях скорость конденсации паров снижается и появляется возможность частичного проскока аэрозоля через тонкодисперсную водяную завесу, В результате эффективность очистки воздушного потока от аэрозоля гашеной извести падает и составляет 963Л р и м е р 5. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио65 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющейотемпературу 25 С. Скорость паровоз- душного потока в вихревой камере составила 8 м/с удельный расход во 1ды - 0,02 кг/м, разрежение - 200 мм вод. ст.В этих условиях эффективность очистки составила 97,67,. Это видимо, связано с тем, что в процессе контакта фаз скорость конденсации паров увеличивается за счет больше выделяющегося в единицу времени тепла конденсации, а следовательно, испаряется больше воды с поверхности водяной завесы в единицу времени, и появляется возможность проскока аэрозоля с воздушным потоком.45 П р и м е р 9. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести при П р и м е р 6, Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей тема 5 пературу 16 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, удельный расход воды - 0,02 кг/м , разрежение - 200 мм вод, ст в 10В этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести составила 98,57. Это снижение эффективности очистки связано с тем, что поверхность кон такта водяной завесы несколько уменьшается из-за ухудшения испарения части распыленной воды, а следовательно, и появляется некоторый проскок аэрозоля с воздушным потоком. Можно 20 с целью улучшения условий испарения распыленной воды повысить разрежение в центре квазитвердого вращения вихря, увеличив скорость паровоздушного потока, однако это приводит к возра станию гидравлического сопротивления,П р и м е р 7. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей 30отемпературу 35 С. Скорость паровоз- душного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение - 200 мм вод. ст., удельный расход воды - О, 02 кг/мЭффективность, очистки паровоздушного потока от аэрозоля в этих условиях составляет 987 Это вызвано тем, что скорость конденсации паров снижается в этих условиях по сравнению 40 с предыдущим примером, и при указанном удельном расходе воды появляется воэможность частичного проскока аэро.золя гашеной извести с воздушным потоком через водяную завесу.П р и м е р 8. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темопературу 20 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение - 200 мм вод. ст., удельный расход воды - 0,02 кг/мВ этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэро золя гашеной извести составила 1003. 55 С вводится в контакт с тонкодисоперсной водяной завесой, имеющей температуру 30 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила8 м/с, разрежение - 200 мм вод. ст.,удельный расход воды - 0,02 кг/муВ этих условиях эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести составила 1003.П р и м е р 10, Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющейотемпературу 20 С. Скорость паровоз"душного потока в вихревой камере составила 8 м/с, разрежение - 200 ммвод. ст., удельный расход воды0,02 кг/мЭффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля составила1007.П р и м е р 1. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио50 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темопературу 30 С. Скорость паровоздушного потока в вихревой камере составила8 м/с, разрежение - 200 мм вод. ст.,удельный расход воды - 0,02 кг/мэЭффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля в этих условиях составила 1007Л р и м е р 12, Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной э аве сой, имеющейОтемпературу 20 С. Гидродинамическиеусловия те же, что в предыдущих примерах,Эффективность очистки ларовоздушного потока от аэрозоля составила 1003.П р и м е р 13. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио60 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющейотемпературу 30 С. Гидродинамическиеусловия те же, что и в предыдущихпримерах,Эффективность очистки паровоздушного потока от аэрозоля гашеной извести при этом составила 1007,П р и м е р 14. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 С вводится в контакт с тонкодисперсной водяной завесой, имеющей темопературу 25 С, Скорость паровоздушно.го потока, рассчитанная на полное по 1369769 ОТаким образом, использование изобретения позволяет осуществлять непрерывно полную очистку паровоздушного потока от токсичного аэрозоля га-шеной извести при удельном расходе водь, меньшем в 2-3 раза по сравнению с известным способом,ком. перечное сечение вихревой камеры, поддерживалась равной 6 м/с, удельныйрасход воды - 0,02 кг/м . Разрежениепри этом составило 140 мм вод. ст,В этих условиях эффективностьочистки воздушного потока от аэрозоля гашеной извести падает и составляет 97,9 Х. Это связано с ухудшением условий испарения части распыленной воды и уменьшением поверхностиконтакта с аэрозолью гашеной извести.Хотя при этом гидравлическое сопротивление снижается и составляет65 мм вод. ст. (в условиях примера 151 гидравлическое сопротивление 110 ммвод. ст.).П р и м е р 15. Паровоздушный поток с аэрозолью гашеной извести прио55 С вводится в контакт с тонкодисперсцой водяной завесой, имеющей тем.опературу 25 С, Скорость паровоздушного потока, рассчитанная на полноепоперечное сечение вихревой камеры,поддерживалась равной 10 м/с, удельный расход воли - 0,02 кг/мэРазрежение при этом составило255 мм вод. ст,В этих условиях эффективность очистки составляет 1007, Однако гидравлическое сопротивление резко возрастает и составляет 182 мм вод. ст.(в условиях примера 1 гидравлическоесопротивление было 110 мм вод. ст.),Как показали исследования, рациональный интервал изменения разрежениясоставляет 150-200 мм вод. ст. В этомдиапазоне при всех условиях по температурному режиму и удельному расходуводы степень очистки составляет 1007, 40 Следует также отметить, что данный способ рекомендуется осуществлять в условиях нисходящего закрученного паровоздушного потока, взаимодействующего с высокой скоростью с водяной завесой и обеспечивающего указанное разрежение, необходимое лля данного способа очистки, а также предотвращающего отрыв от жидкой пленки частиц жидкости и унос их с воздушным потоФ о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ мокрого улавливания аэрозоля иэ вращающегося паровоздушного потока путем контактирования его с водой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности улавливания аэрозоля гашеной извести за счет уменьшения выбросов в атмосферу и снижения удельцого расхода воды, паровоэдушный поток вводят воконтакт при 50-60 С с тонкодисперсо ной водяной завесой при 20-30 С в условиях разрежения 150-250 мм вод, ст., создаваемого в зоне квазитвердого вращения нисходяще го вихревого потока, а полученную водную суспенэию гашеной извести возвращают в очищаемый паровоэдушный поток.ИИПИ Государственного к по делам изобретений и Москва, Ж; Раушска итета ССткрытий иятие, г.ужгород, ул.Проектн